“嫦娥一号”掀氦-3探测潮 月球储量人类用万年

　　“或许再过100年，石油就用完了；月球氦－3的开发，可能会再为人类提供1万年的能量。”

　　“嫦娥一号”再掀氦-3探测高潮

　　“月壤（月球土壤）的氦-3 (He-3)存量预计达100万吨，转化成核能后足够地球使用1万年。”在对“嫦娥一号”探月卫星微波数据进行一年多的分析后，香港科技大学与北京天文台的合作团队公布了月壤深层冷点的发现，相关科研成果即将在国际学术期刊《地球和行星科学通讯》上发表。报道引起了各界对月球氦-3资源的高度关注和兴趣。

　　上个世纪90年代开始的探月浪潮中，氦-3一直是各国争相追捧的关键词。中国“嫦娥一号”的科学目标第三条明确指出了这一研究重点：探索月壤的特性，研究月壤的厚度，估算氦-3的资源量。

　　其实，很多国家已经估算过氦-3的含量。“阿波罗”号取回月壤样品后，美国科学家根据样本估算了氦－3的含量；苏联探月项目也采用类似方式取得了他们的氦－3含量估算值。而我国“嫦娥一号”探月工程采用了不同的办法。

　　月壤中有100万吨左右氦－3储量

　　“月壤中氦－3的含量比较稳定，所以我们只需要测得月壤中氦-3的密度，求得分布有氦-3的月壤厚度，就能基本估算出氦－3的含量。”中国科学院院士、中国探月工程首席科学家欧阳自远告诉《北京科技报》记者，“我国"嫦娥一号"使用了微波探测仪来搜集相关信息。”

　　“微波穿透力强，可深入数米至十多米深的月壤，立体地记录各位置及深度的温度资料。”香港科技大学数学系教授陈炯林表示，去年4月，他获得了“嫦娥一号”采得的微波探测原始数据，在和同事们一起奋战一年后，他们首次发现月壤中有200个深层微波黑点。

　　各黑点晚间温度只有－150℃，比周边低10℃以上，而日间温度却比周边高，温差极大，显然指示了特殊物质的存在。根据以前的科研结论，这些“黑点”的大温差特性与金属钛吻合。

　　“月球上，氦－3常与钛元素同在。由此我们可以推测，这200多个黑点周围可能有更多的氦－3。”陈炯林解释道。

　　另外，由于黑点主要在月壤表层向下10米左右的地方有分布，所以这次微波探测的结果其实也指示了氦－3主要存在于10米深左右的月壤。从月壤标本的分析得出的氦－3密度，以及微波探测仪显示的10米以下的月壤厚度，可以推算出“100万吨左右”的氦－3储量。

　　这100万吨氦－3的能量不可小觑。氦－3是氦的同位素之一，含有两个质子和一个中子，氘和氦－3进行核聚变的发电效能超过石油的千万倍。

　　研究显示，中国1992年的年发电总量只需8吨氦－3聚变发电；提供美国一年所需电量，仅需消耗25吨氦－3聚变发电；以此推算，全世界一年有100吨氦－3就够了。考虑到目前全球电价和空间运输成本，1吨氦－3的价值约40亿美元。

　　事实上，美国阿波罗时代的宇航员在月球上首次发现氦－3时，人们并没有对它“一见钟情”；直到上世纪80年代，科学家开始提出使用氦－3发电；而今天，随着各国航天技术的进步，氦－3逐渐成为探月工程的主要话题之一，目前1克氦－3的价格比1克黄金高出几十倍。

　　氦－3能为人类提供1万年能量

　　氦－3发电还有另外一个重要特质：安全。陈炯林告诉记者，众所周知，核反应有两种：裂变和聚变，目前核电厂一般用核裂变发电，铀等放射性元素产生很多核废料，后者如果在反应炉中发生不稳定变化，会带来很大的安全隐患；而重氢是目前核聚变的主要原料物质，它比氢多一个中子，在聚变时释放中子，中子能量很大，而且带电性质为中性，难以控制，存在破坏反应炉的风险。

　　如果使用氦－3作为核聚变的燃料，将会极大降低核反应的危险性。因为氦－3所释放出来的是质子，质子带正电，便于人们使用磁场来控制，有利于保护炉壁。

　　“虽然氦－3是一种潜在的清洁、安全的新型能源，但要想把这种能源用于商业化发电，还得需要几十年的时间。”欧阳自远院士告诉记者。他同时表示，现在各国在探索月球氦－3资源方面也都还处在初级阶段。

　　“针对氦－3的开发利用，现在最大的困难是原料数量太少。”陈炯林评价说。

　　地球土壤中的氦－3估计只有1吨左右，而目前看来月球上的氦－3数量能达到100万吨。造成这种差异的原因主要是太阳风达到不同星球表面的难易程度不同。太阳喷射出来的高速粒子流——太阳风是氦－3的重要来源，当其席卷地球时，由于地球本身的大气和磁场，太阳风无法完全进入，只有少量氦－3进入地球土壤，其余大部分散发到太空中；而月球上几乎没有大气，太阳风直接吹到月球表面，日积月累，在月面的沙粒、岩石中，氦－3的含量越积越多，成了月壤重要的组成部分。

　　“虽然公认月球上储量丰富，但对于月球上的氦－3，尚需进一步研究考察，探明其位置和数量，然后研发相应开采技术。”陈炯林认为，随着空间技术的发展，空间运输成本肯定将大大下降，氦－3发电的可行性也将大大提高。

　　“或许再过100年，石油就用完了；月球氦－3的开发，可能会再为人类提供1万年的能量；1万年以后，我们或许又能到其他星球探索其他能源了。”陈教授对新的能源方式的开发充满信心。

　　文/李金金 张星海